En mecánica de fluidos , el flujo en tuberías es un tipo de flujo de fluido dentro de un conducto cerrado , como una tubería , un conducto o un tubo . También se denomina flujo interno . [1] El otro tipo de flujo dentro de un conducto es el flujo en canal abierto . Estos dos tipos de flujo son similares en muchos aspectos, pero difieren en un aspecto importante. El flujo en tuberías no tiene una superficie libre que se encuentra en el flujo en canal abierto. El flujo en tuberías, al estar confinado dentro de un conducto cerrado, no ejerce presión atmosférica directa , pero sí ejerce presión hidráulica sobre el conducto.
No todo el flujo dentro de un conducto cerrado se considera flujo de tuberías. Las alcantarillas pluviales son conductos cerrados, pero generalmente mantienen una superficie libre y, por lo tanto, se consideran flujo de canal abierto. La excepción a esto es cuando una alcantarilla pluvial opera a plena capacidad y, en ese caso, puede convertirse en flujo de tuberías.
La energía en el flujo de una tubería se expresa como altura y se define mediante la ecuación de Bernoulli . Para conceptualizar la altura a lo largo del curso del flujo dentro de una tubería, los diagramas a menudo contienen una línea de pendiente hidráulica (HGL). El flujo de una tubería está sujeto a pérdidas por fricción, tal como se define mediante la fórmula de Darcy-Weisbach .
El comportamiento del flujo en tuberías está gobernado principalmente por los efectos de la viscosidad y la gravedad en relación con las fuerzas de inercia del flujo. Dependiendo del efecto de la viscosidad en relación con la inercia, como se representa por el número de Reynolds , el flujo puede ser laminar o turbulento . Para tuberías circulares de diferente rugosidad superficial, a un número de Reynolds por debajo del valor crítico de aproximadamente 2000 [2], el flujo en tuberías será en última instancia laminar, mientras que por encima del valor crítico puede persistir el flujo turbulento, como se muestra en el diagrama de Moody . Para tuberías no circulares, como conductos rectangulares, el número de Reynolds crítico se desplaza, pero aún depende de la relación de aspecto. [3] La transición temprana a la turbulencia, que ocurre en un número de Reynolds un orden de magnitud menor, es decir , [4] puede ocurrir en canales con formas geométricas especiales, como la válvula de Tesla .
El flujo a través de tuberías se puede dividir aproximadamente en dos:
